Arus Listrik Dalam Rangkaian

Kompetensi Siswa dapat menjelaskan definisi arus listrik.

Siswa dapat menentukan hubungan arus listrik dan tegangan listrik menggunakan hukum ohm.

Siswa dapat menghitung arus listrik dalam rangkaian dengan menggunakan hukun kirchoff.

Siswa dapat menentukan nilai resistor pengganti pada suatu rangkaian

Materi

Hukum Ohm
Hukum ohm digunakan untuk menentukan hubungan arus listrik dan tegangan dalam sebuah hambatan. Hukum ohm sendiri berbunyi: “Kuat arus yang melalui penghantar sebanding dengan beda potensial pada kedua ujung penghantar”. Misalnya pada sebuah rangkaian yang terdiri lampu dan baterai, lampu yang dinyalakan dengan satu buah baterai akan menyala redup, dengan tiga baterai lebih terang, karena arus yang mengalir lebih besar. Jadi semakin besar beda potensial semakin besar pula arus listrik yang dihasilkan Nilai perbandingan beda potensial dengan arus listrik yang mengalir merupakan nilai resistansi (hambatan) yang dimiliki oleh penghantar dan nilainya tetap. Secara matematis hukum ohm dapat ditulis : V / I = R    atau  V = I . R V = beda potensial, satuan volt (V) I  = kuat arus listrik, satuan ampere (A) R = hambatan listrik, satuan ohm (W) Satuan hambatan listrik yang lebih besar dinyatakan dalam kilo ohm (kW) atau mega ohm (MW). 1 kilo ohm = 103 ohm 1 mega ohm = 106 ohm Contoh cara menghitung kuat arus listrik dengan hukum ohm: Sebuah aki yang mempunyai tegangan 12 volt dipakai untuk menyalakan lampu yang mempunyai hambatan 60 W, berapa kuat arus yang mengalir pada lampu ? Penyelesaian:Diketahui:   V = 12 volt                    R  = 60 W Ditanyakan: I = ........ ? Dijawab:      I = V / R = 12 / 60                                                         Jadi besar kuat arus listrik yang mengalir pada lampu 0,2 ampere.
Arus Listrik
Arus listrik (I) yang mengalir melalui penghantar didefinisikan sebagai banyaknya muatan listrik (Q) yang mengalir setiap satu satuan waktu (t). Secara matematis dapat dituliskan:      I    = arus listrik (A) Q   = muatan listrik (C) t    = selang waktu Contoh cara menghitung arus listrik: Pada suatu penghantar mengalir muatan listrik sebanyak 60 coulomb selama 0,5 menit. Hitung besar arus listrik yang mengalir pada penghantar tersebut ? Penyelesaian:Diketahui: Q = 60 C                  t  = 0,5 menit                     = 30 sekon Ditanyakan: I = ........ ? Dijawab:                       I = 60 / 30 I = 2 ampere Jadi besar kuat arus listrik yang mengalir pada penghantar 2 ampere
Hukum I Kirchoff
Hukum I Kirchoff digunakan untuk Menghitung Kuat Arus pada Rangkaian tidak Bercabang Hukum kirchoff berbunyi: “Pada rangkaian listrik tak bercabang, kuat arus di setiap titik pada rangkaian sama besar”. Pada rangkaian listrik seperti gambar di samping, arus listrik keluar dari kutub positif sumber tegangan lalu mengalir melalui ampermeter A → ampermeter  B → lampu → ampermeter C → ampermeter D → kutub negatif sumber tegangan. Didalam rangkaian tidak terdapat percabangan, sehingga kuat arus yang ditunjukkan oleh ke empat ampermeter sama besar atau I1 = I2 = I3 = I4 Hukum kirchoff untuk arus listrik bercabang berbunyi: “jumlah kuat arus yang masuk pada titik percabangan sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik percabangan tersebut”. Pernyataan ini dikenal sebagai Hukum I Kirchoff. Secara matetatis dapat ditulis : Imasuk = Ikeluar Secara skematik rangkaian bercabang terlihat sperti di bawah ini: Pada rangkaian di samping, arus listrik keluar dari kutub positif sumber tegangan mengalir melalui ampermeter A (I1)→ pada titik cabang X arus terbagi menjadi I2 dan I3. Pada titik cabang Y arus bergabung lagi menjadi I4 → ampermeter D → kutub negatif sumber tegangan. Kkuat arus yang ditunjukkan ampermeter A sama dengan yang ditunjukkan ampermeter B ditambah ampermeter C, atau dapat ditulis I1 = I2 + I3 sedangkan penunjukkan ampermeter D sama dengan ampermeter A. Contoh menghitung arus listrik bercabang: Jika besar kuat arus I = 10 ampere, I1 = I3 = 3 ampere. Hitung besar kuat arus I2 ? Penyelesaian:Diketahui:    I = 10 A                     I1 = I3 = 3 A Ditanyakan: I2  = ........ ? Dijawab:                                 I1 = I2 + I3 + I4                           10  = 3 + I2 + 3                           10  = 6 + I2                                 I2 = 4                           Jadi besar kuat arus listrik yang mengalir pada I2 adalah 4 ampere.
Rangkaian Resistor
Rangkaian resistor digunakan untuk mendapatkan suatu nilai dari beberapa resistor. Rangkaian resistor terdiri dari rangkaian seridan rangkaian paralel. 1. Rangkaian Resistor Seri Resistor yang disusun seri selalu menghasilkan resistansi yang lebih besar. Pada rangkaian seri, arus yang mengalir pada setiap resistor sama besar. R1, R2, dan R3 disusun secara seri, resistansi dari gabungan R1, R2, dan R3 dapat diganti dengan satu resistor pengganti yaitu Rs. Resistor yang dirangkai secara seri mempunyai nilai pengganti, yang besarnya dapat   dirumuskan: Jika semua nilai R yang disusun sama, dapat ditulis:            Rs = R1+ R2 + R3 + .... + Rn dengan n banyaknya R yang disusun. Contoh rangkaian resisitor seri:1. Hitung nilai resistor pengganti dari ketiga resistor yang dirangkai seperti di bawah ini ! Penyelesaian: Diketahui:    R1 = 2 ohm                     R2 = 4 ohm                     R3 = 3 ohm Ditanyakan:   Rs  = ........ ? Dijawab :      Rs = R1+ R2 + R3 Rs = 2 + 4 + 3 Rs = 9                                         Jadi nilai resistor pengganti adalah 9 ohm. 2. Rangkaian Resistor Paralel Resistor yang disusun secara paralel selalu menghasilkan resistansi yang lebih kecil. Pada rangkaian paralel arus akan terbagi pada masing-masing resistor pada masing-masing resestor, tetapi tegangan pada ujung-ujung resistor sama besar. Pada rangkaian fresestor disamping untuk R1, R2, dan R3 disusun secara paralel, resistansi dari gabungan R1, R2, dan R3 dapat diganti dengan satu resistor pengganti yaitu Rp. Resistor yang dirangkai secara paralel mempunyai nilai pengganti, yang besarnya dapat dirumuskan: 1/ Rp = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + .... + 1/Rn Jika semua nilai R yang disusun sama besar, maka resistor penggantinya dapat ditulis: Rp = R / n dengan n banyaknya R yang disusun. Contoh menghitung rangkaian resistor paralel: Hitung nilai resistor pengganti yang dirangkai seperti di bawah ini ! a. b. Penyelesaian: a) Diketahui:     R1 = 20 ohm R2 = 30 ohm R3 = 60 ohm Ditanyakan:   Rp  = ........ ? Dijawab:       1/ Rp = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 1/ Rp = 1/20 + 1/30 + 1/30 1/ Rp = 3/60 + 2/60 + 1/60 1/ Rp = 6/60                   Rp = 10 ohm Jadi nilai resistor pengganti adalah 10 ohm.       Penyelesaian:b) Diketahui:     R1 = 6 ohm R2 = 2 ohm R3 = 4 ohm R6 = 6 ohm Ditanyakan:  Rp  = ........ ? Dijawab:       Seri antara resistor 2 ohm dan 4 ohm R s  = 2 + 4 R s  = 6 Sehingga rangkaian dapat diganti ini :                   Paralel antara 6 ohm, 6 ohm, dan 6 ohm                                     1/ Rp = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3                     1/ Rp = 1/6 + 1/6 + 1/6 1/ Rp = 3/6 Rp = 2 ohm Karena nilai dari masing-masing resistor sama yaitu 6 ohm, maka dapat juga dihitung dengan: Rp = R / n Rp = 6 / 3 Rp = 2 ohm Jadi nilai resistor pengganti adalah 2 ohm

Simulasi

Latihan

Tes